自“雙碳”目標提出以來,我國能源產業不斷朝著清潔低碳化、綠色化的方向發展。其中,風能、太陽能等可再生能源在促進全球能源可持續發展、共建清潔美麗世界中被寄予厚望。風能、太陽能具有波動性、間歇性、隨機性等特點,主要透過轉化為電能再加以利用。
在大規模新能源接入電網的背景下,儲能作為電力系統中高比例新能源穩定執行的保障,具有重大意義。然而,風光儲聯合發電執行調控,往往是技術性難題,若能實現新能源總出力平滑可控,達到常規電源水平,將會促進國產裝備水平大幅提升。風光儲一體化電站在能源清潔低碳轉型中起到關鍵的引領作用,為我國新能源創新成果的應用驗證提供了良好的平臺。
圖撲軟體以儲能新技術為突破口,建設新一代電網友好型新能源示範電站視覺化系統,其應用自研 HT for Web 產品的二三維協同設計工具、2D 組態/3D 組態、低程式碼開發等各類視覺化工具,構建的風光儲監控系統是新一代電網友好綠色電站的“中樞大腦”。透過風光儲協調最佳化控制,實現指令跟蹤、頂峰供電、系統調峰等多種網源互動模式,讓新能源最大化消納利用。
資產概覽視覺化
進入系統後,映入眼簾的是三維地圖範圍內所有的風光儲存站資產。這些資產根據實際地理位置擺放,並將集控中心、各場站互相關聯,讓集團的全部資產更直觀地展現。點選某個場站,即可下鑽至下一層級。
在資料看板方面,統計了各類場站的裝機數量、裝機容量,以及輸電線路的主要資訊。
場站概覽
點選“三維場景”或“二維組態”功能,將以“源-網-荷-儲”的角度,生動形象的展示一段科技感先行動畫。即圍繞“中樞大腦”——集控中心,介紹整個專案的組成:風力發電、光伏發電和儲能電站。動畫關鍵節點處還展示了風電場、光伏電站、變電站、儲能電站、城市用電等主要執行資料,這些資料可透過前端呼叫介面的方式實現 7*24h 實時更新。
視覺化頁面內支援隨意切換風電場、光伏站、儲能站等模組介面。
圖撲 HT 透過對接專案現場不同業務系統的介面,將重點關注的資料彙集至駕駛艙大屏介面。
- 工程概況:統計了整個風光儲專案的總裝機容量,以及風、光、儲各部分裝機容量,清晰表達出佔比;
- 區域當日負荷:展示了當日或 24h 內全場的總負荷、風電負荷、光伏負荷曲線圖,直觀表現出負荷隨時間的波動情況,有助於統計分析;
- 區域發電指標:將當日、當月、當年發電量以單點資料的形式展示給使用者;不僅如此,頁面還整合了充放電總覽資料、月度充放電量柱狀圖、節能減排等資料。
儲能站管理
儲能電站的建設與投運可以提高電網的穩定性,減少或避免因為發電裝置而造成的頻率波動。儲能,較為常見的則是磷酸鐵鋰電池、超級電容、液流電池、鉛酸電池等,可以梯次利用儲能系統將電動汽車退役電池在工程化系統級聯平臺上再次深度應用。
透過圖撲 HT for Web 二三維視覺化將儲能電站二維層面的監控資料與三維層面的渲染場景無縫結合。儲能電站場景範圍內包含排程中心、儲能系統、變電站(電力接線圖)。
點選場景中的排程中心,彈出重要事件資訊彈窗,支援檢視實時事件,讓運維人員及時同步資訊。
資料展示
在資料層面,看板分為右側和底部兩部分結構。右側看板為對應模組的相關出力指標,如處在“平滑出力”監測模組時,將展示風電出力、光伏出力、聯合出力、儲能出力、風電與光伏波動率等資料;底部左側資料看板主要展示儲能電站基本概況,如:儲能總功率、最大可充可放功率、當日可充可放容量、日充放電量等,清晰地告知使用者當前儲能站的充放能力;底部右側則為當前模組的實時功率與輸出波動率曲線圖,為實時對接展示測點資料,橫座標細分至每 5 秒鐘取值。該 HT 2D 皮膚元件特點可提供詳細的波動曲線,滿足電力行業的要求。
圖撲 HT 平滑出力、跟蹤計劃、儲能調頻、削峰填谷四個資料監測模組共同承載起儲能站的資料分析能力,分別對應著風光輸出波動率分析、風光儲出力偏差分析、儲能輸出波動率分析、儲能實時功率分析。以提升資料的可感知、可共享、可處理、可預測和可協同作為監控目的,為集控中心提供堅實的決策依據。
主接線圖
電力系統的電氣接線圖,主要顯示該系統中發電機、變壓器、母線、斷路器、電力線路等主要電機、電器、線路之間的電氣接線。由電氣接線圖可獲得對該系統的更細緻的瞭解。
基於圖撲 HT 產品 Web 2D 組態功能,再結合採集到的實時資料,實現更新穎的主接線圖視覺化,頁面採用固定皮膚方式呈現變電站電力系統內電氣裝置的實時運轉引數和狀態模式。
儲能單元資訊
點選儲能集裝箱模型,場景以三維動畫方式呈現電池組總體剩餘電量,視覺效果更佳生動形象。皮膚中展示了主要資料實時二維看板,如可用充放電量、有功功率、無功功率、充放電可調深度等實時資料。
線路展示
以三維組態的形式展示儲能站內實際的充電、放電線路走向,直觀展現儲能站工藝流程。
溫度雲圖
儲能熱管理對儲能的安全、效率、壽命等起著至關重要的作用。
針對儲能電池熱管理單元,圖撲 HT 以 3D 溫度雲圖方式,精確覆蓋重點區域。前端透過調取三維空間中每個溫度感測器的資料,定義溫度區間所對應的圖例顏色區間,在場景中實時渲染出雲圖效果。監控介面提供實時觀察電池倉溫度分佈功能,不僅有利於獲取最新的儲能單元執行情況,也有助於運維人員的消防管理與隱患管理。
儲能集裝箱管理
每個儲能站中的集裝箱都是一個儲能系統,儲能系統裝置一般包括:電池簇、EMS(能量管理系統)櫃、PCS(儲能變流器)、消防系統、空調系統等。從外景雙擊集裝箱模型進入儲能 EMS 系統。
儲能系統層級頁面,主要展示了箱內電池供應商、安裝日期、接入母線段、標稱出力、額定出力、儲能容量、電池規格、變壓器規格等裝置的基本資訊,以及有功/無功功率、可用充放電容量、充放電可調深度的實時執行資料。使用形象的電池容量圖形設計,展示出總的剩餘電量(SOC)和電池健康度(SOH)。
皮膚底部相應展示出本臺儲能集裝箱的總有功功率曲線,可詳細繪製出資料波動情況。
空調、消防模組是保障儲能系統正常執行的核心。
空調系統
在三維場景中,透過孿生動畫的形象演示了空調系統運作原理,包含了風冷和液冷兩種方式。
消防系統
消防系統視覺化展示了火災探測器報警時,含有全氟已酮的消防管路進行氣體滅火的動畫原理,平臺內支援點選互動檢視火災探測器的相應資料。不但能協助運維人員進行模擬演習,還能在發生火災事故時實時獲取現場狀況,及時展開應急預案。
儲能資料
PCS(儲能變流器)、儲能單元監控資料則是業務層面的重點,以常用的 Http 或 Ws 協議從介面獲取裝置的工作狀態、電流、電壓、功率等測點,透過圖撲 HT 前端的對接呼叫,實現單個裝置實時資料的展現。
儲能單元監控
透過圖撲 HT 視覺化平臺對儲能系統有功和無功的快速控制,模擬常規同步發電機組的慣量響應和一次調頻,顯著提升以新能源為主體的新型電力系統的穩定性,為強源、護網提供了強有力保障。
儲能單元視覺化監控模組,主要展示了電池倉內每個電池組的溫度、溼度,以及電壓、電流、功率、SOC(充電狀態)、SOH(執行狀態)等重要監測指標,將電池組剩餘電量用“液位填充”的形式呈現,讓各電池組的資訊展現的更清晰易懂。
儲能單元監控頁面用於全域性監視單個儲能集裝箱內所有儲能單元的執行情況,如:剩餘電量、執行狀態、充放可調等,圖撲 HT 支援對每個儲能單元做啟動、停止、熱備等遠端操作。
PCS 變流器
本模組主要展示了儲能集裝箱內變流器的詳細執行資料,如所有支路的實時功率、充放電量,以及各種裝置執行狀態的遙信資料。運用圖撲 HT 歷史曲線圖、柱狀圖等豐富的展現形式,將關鍵功率、電壓、電流、溫度等指標進行比較,對比各指標的變化情況。
科普小知識
儲能 PCS 變流器的主要功能是實現電能的雙向轉換。當儲能裝置需要充電時,變流器將電力從電源(如電網)轉換為所需的電能,儲存到儲能裝置中;當儲能裝置需要放電時,變流器將儲存的電能轉換為電力,供給給電網或負載使用。
風電場管理
本期案例以風光儲一體化電站為中心,其中陸上風電場分散於三維場景四周,風機以不同編號區分。點選風機主體檢視實時風速、有功功率、無功功率、日發電量、執行狀態等關鍵執行資料。
在資料看板層面,主要監視風機執行狀態統計、實時風速與功率執行趨勢曲線。
風機管理皮膚
進入風機管理頁面,會詳細顯示風機矩陣的主要執行引數、實時狀態資料、涉網資訊、狀態變更歷史資訊、實時執行趨勢曲線以及發電機溫度趨勢曲線資料。同時頁面可遠端控制風機啟停、復位、限功率等操作。支援設定操作員身份校驗功能(如密碼驗證、人臉識別等),提升裝置管理的安全性。
光伏站管理
光伏一般會應用國內較為典型的單晶矽、多晶矽、背接觸式、非晶薄膜、高倍聚光等,在多角度全方位開展技術經濟比較中效應顯著。
光伏站的光伏方陣排布在儲能站周邊。場景切換至光伏管理頁面時,視角將自主移入光伏整體佈局,每個方陣可點選檢視該區域內逆變器執行資料。
場景將 2D 皮膚與資料繫結,同步顯示光伏工程內重點氣象資訊,如輻照度、累計輻射、日照時長、溫溼度等重點實時資料,以及光照、風速的實時波動趨勢曲線,有助於使用者實時監視現場環境變化,挖掘資訊背後的有用價值。
逆變器管理
進入到逆變器管理介面,可檢視場站基本資訊、涉網資訊、逆變器執行狀態、發電機溫度趨勢曲線等,逆變器裝置可控制啟停。
管理者透過 PC、PAD 或是智慧手機,即可開啟瀏覽器隨時訪問監控場景,顛覆了以往使用者在控制室內控制場景的侷限性,真正實現指揮中心雙向化、視覺化、網路化的管控形式。
在習近平新時代中國特色社會主義思想指導下,聚焦建設具有中國特色國際領先的能源網際網路企業戰略目標,風光儲示範工程將牢記“一保兩服務”職責使命。把握十四五碳達峰關鍵期、視窗期要求,立足“四大平臺,一個標杆”發展規劃,線上線下加快推進國家可再生能源示範區、能源大資料中心和技術創新戰略聯盟建設,深入打造面向源網荷儲全環節、賦能電網生產、公司經營、客戶服務的價值創造平臺。
圖撲軟體作為堅持自主創新的國家級高新技術企業,提供 BIM、GIS、VR、AR、XR、MR 、2D 組態/3D 組態等 Web 視覺化應用解決方案。
其自研核心引擎 HT for Web 支援提供圖形化組態 SCADA 能力,以及構建 PaaS 、SaaS 層面低程式碼、零程式碼物聯網 IoT 平臺。早已應用於智慧城市、園區、樓宇、工廠、智慧製造、水務、能源、光伏、風電、電力、新基建、運維、政務、交通、醫療、金融、科研等各個領域。
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